《Nature》2020年的科学世界Ⅰ

　　

生物通报道，科学的发展也许有迹可循，最新一期的《Nature》推出了一篇专题文章，预测2020年科学世界的景况。Nature编委邀请多个领域内的专家从多个角度预测科学领域的发展态势。

 

2010年是21世纪的首个十年期，下一个十年将会有怎样的发展，2020 Visions带领您走近2020年的科学世界领略一番。

 

生物通编辑撷取了生命科学类的科学预测以飨读者，本文将分成系列文章持续发表。

第二篇文章已经发布： 《Nature》2020年的科学世界（Ⅱ）

 

预测专家组包括：微生物学专家 David A. Relman，个性化医疗学专家David B. Goldstein，心理健康专家 Daniel R. Weinberger，人造生物学专家George Church，药物学家Gary P. Pisano, 生态学家Robert D. Holt ，代谢学家Jeremy K. Nicholson.

 

微生物学展望

David A. Relman，Veterans Affairs Palo Alto Health Care System传染疾病部主任。

 

人类的身体本身就是个巨大的微生物生态体系，未来的十年，我们将加大力度对人类微生物组计划的研究。

 

2007年底国际人类微生物组联盟IHMC成立，其目的是为了更好地了解我们身体内的这些“旅客”。该研究在了解人类健康与疾病方面的贡献将与人类基因组项目等同。

 

基因与环境相互作用决定人体健康，目前大量的研究都集中在分析人的基因组成与疾病易感性和药物敏感性的关系上。但是在人体内发挥作用、影响我们生老病死的不仅有人的基因，还有大量的共生微生物的基因。人体内有两个基因组，一个是从父母那里遗传来的人基因组，编码大约2.5万个基因；另一个则是出生以后才进入人体，特别是肠道内的多达1000多种的共生微生物，其遗传信息的总和叫“微生物组”，也可称为“元基因组”，它们所编码的基因有100万个以上。两个基因组相互协调、和谐一致，保证了人体的健康。因此，在研究基因与人体健康关系时，一定不能忽略对共生微生物基因的研究。

 

由于人体内生活的共生微生物与各种疾病，特别是饮食不当导致的肥胖、糖尿病、冠心病、结肠癌等的发生发展具有密切的关系，对这些微生物的基因进行全面测序，对它们的生理功能进行深入解析，可以为各类慢性病的防治带来全新思路与方法。近年来，人类微生物组研究日益受到重视。

 

定居在人体内的微生物如何影响人类的各种疾病的发生过程？他们的存在什么情况下是有益人体的，什么情况下是对人体有害的？对人体菌群的检测是否可用于预测人体的健康程度？我们可以人为地改变这些菌群，改变它们的分布特性吗？

 

要回答以上所有的问题，不仅要检测人类微生物组的DNA，还需对这些细菌的RNA、蛋白产物、代谢规律等课题进行研究。此外，这个领域还需要进行长期的临床检测以配合。这个领域的全面开展需要多个领域内的专家学者进行配合。

向Illumina索取测序技术资料

 

个性化医疗

David B. Goldstein，杜克大学教授

 

过去的10年，强有力的基因测序分型技术让遗传学家轻松地获得大量的基因图谱数据，从而使得筛查疾病背后的变异变得更为简单易行。这10年里，两个新的发现重新定义了遗传学方面的研究思路。

 

首先，公共的遗传变异对人类疾病预测并没有太大的意义。其二，遗传变异时有发生，小范围的变异对人类疾病预测的影响十分有限。

 

比如说，某些罕见的变异可能导致人类基因组上的记忆单位被破坏，导致精神分裂症、癫痫和自闭症的发病率高出20倍。有些科学家就把这些发现当做是影响这些疾病的主要致病因素。而我认为，随着基因组测序进程的推进，还会有更重要的致病因素出现。

 

如果这样，我认为，2020年将出现的个性化医疗方式，可能是从胚胎期开始进行测序，以预测这个小孩未来可能发生的疾病。到时候，社会大众普遍都接受了一个观点：基因组的变异可能给人类带来一些未知的疾病。

 

还有一些可能出现的个性化治疗是，通过个人基因组定制个性化的药物筛选计划、个性化的药物靶位设计、个性化的癌症治疗策略等等。下一个10年，公民可能普遍拥有自己的基因组图谱。

（生物通 张欢）

编辑手记

想象一下，未来的某天，去医院的时候，随身携带着个“人基因组图谱”，“个人身体内的微生物组图谱”，把这2样交给医生，经过种种预测，医生开出一个最适合你的治疗方案，甚至给你定制了一个仅适合你的药物。那真是酷毙了！

 

当然，那时候的医生也不仅仅是个临床医生，他还应该是个遗传学家、分子生物学专家等，一专多能的医生。